生态坝对湖泊养殖污染的水质净化机制研究

摘要

湖泊养殖是我国重要的经济产业，但若不妥善管理，会造成水体富营养化。目前已有许多水体修复技术应用于湖泊富营养化治理，但仍然缺失针对湖泊养殖污染的控制技术。在此背景下，本研究提出了一种用于湖泊养殖污染控制与生态修复的复合植物-微生物修复技术—生态坝技术，得到了国家自然科学基金的资助(No.51378305)。　　本文对在阳澄湖大闸蟹养殖区构建的以模拟的污染控制模式运行的生态坝示范区进行了一年的水质监测，考察了生态坝对湖泊养殖污染的控制效果，并针对填料生物膜开展了微生物活性与细菌群落结构研究，选择经济植物空心菜为浮床植物，在静态与动态水力条件下考察了水生植物对典型模拟养殖水中氮磷营养盐的去除能力，结果表明：　　(1)生态坝对坝内污染水体中的有机物和氮磷污染物表现出一定的控制效果，坝外养殖区水体中CODCr、TN、NO3-N、NH4+-N、TP、DTP分别比坝内污染区低3.2%、18.7%、4.4%、2.8%、28.6%和41.1%。　　(2)作为在低浓度开放式水体中生长的生物膜，其微生物活性比传统污水处理中活性污泥或生物膜的活性低，但对水质净化仍具有明显的微生物活性特征。所取生物膜样品的VSS/SS约为0.54，异养菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的比耗氧速率分别为7.3、19.9和6.1 mg O2/gVSS·h；比氨氧化速率为0.34 mg NH4+-N/gVSS·h，比亚硝酸盐氧化速率为0.15 mg NO2-N/gVSS·h，比反硝化速率为0.68 mg NO3-N/gVSS·h。　　(3)生态坝填料生物膜具有复杂的细菌群落结构，丰度较高的细菌门类为变形菌门、放线菌门、蓝藻门、厚壁菌门、浮霉菌门、拟杆菌门和硝化螺旋菌门。同时，生物膜中含有各种功能菌，如氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、硫酸盐还原菌、反硝化菌、有机物降解菌和类固醇降解菌等。　　(4)空心菜对模拟养殖水体中氮磷营养盐的去除效果，在静态水力条件下随水中氮磷浓度的增加而增加，其对低、中、高浓度模拟养殖水体中氮磷的平均净去除率分别为TN31.7%、68.4%和75.9%；NH4+-N52.4%、74.8%和79.6%；TP40.8%、66.3%和78.2%；PO43-P48.0%、69.4%和80.5%；而在动态水力条件下则随水力停留时间的增加而增加，HRT为5 d、10 d、15 d时对水中氮磷的平均去除率分别为TN6.1%、12.1%和33.1%；NH4+-N34.1%、57.9%和69.5%；TP8.0%、21.2%和39.7%；PO43-P17.7%、23.5%和35.3%。　　(5)生态坝填料生物膜与水生植物的NH4+-N去除潜力分别为0.34和0.006 g NH4+-N/m2·d，生物膜对养殖水体中NH4+-N的去除贡献大于水生植物；而水生植物对TP的去除贡献大于生物膜，其TP去除潜力为0.67 mg TP/m2·d。

目录

声明

第一章 绪论

1.1我国水产养殖业发展现状

1.2水产养殖自身污染问题

1.3养殖水体原位生物修复技术研究进展

1.4研究课题的提出

第二章 生态坝示范区水质净化效果研究

2.1生态坝示范区选址

2.2生态坝示范区运行方法与材料

2.3水质分析方法

2.4生态坝示范区水质净化效果

2.5本章小结

第三章 生态坝生物膜水质净化机制研究

3.1生物膜比耗氧速率测定试验

3.2生物膜比氮利用速率测定试验

3.3生物膜细菌群落结构分析

3.4 本章小结

第四章 生态坝水生植物水质净化机制研究

4.1静态条件下空心菜的氮磷去除特性

4.2动态条件下空心菜的氮磷去除特性

4.3本章小结

第五章 结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文